JP2008007386A - Body joined by glass layer, its manufacturing method and oxygen enricher - Google Patents

Body joined by glass layer, its manufacturing method and oxygen enricher Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a body joined by a glass layer, in which a difference is made to arise between the pressure in air bubbles in the glass layer and the outside pressure of the glass layer, so that a plate-shaped body such as a ceramic plate can be prevented from being cracked. <P>SOLUTION: The body joined by the glass layer is formed by sticking the surface of the plate-shaped body (21) to the flat surface of a body (3) to be stuck by using the pattern-formed and frame-shaped glass layer (25) interposed between their surfaces. The glass layer has such the frame width that the plate-shaped body can be stuck to the body to be stuck and is formed into a thin-line shape by forming void patterns (43, 54, 58, 59, 63, 64, 71) on the contact surface of the glass layer with the plate-shaped body at the least. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、酸素富化器や燃料電池を含む電気化学反応装置等を構成する電解質基板等の板状体がガラス層によってセパレータ等の基板に貼設されてなるガラス層による接合体、及びこのガラス層による接合体の製造方法等に関するものである。   The present invention is, for example, a joined body made of a glass layer in which a plate-like body such as an electrolyte substrate constituting an electrochemical reactor including an oxygen enricher or a fuel cell is attached to a substrate such as a separator by a glass layer, And a method of manufacturing a joined body using the glass layer.

従来から、上記酸素富化器によって電気化学反応により空気等の酸素含有ガス中から酸素を分離し、選択的に取り出すことができることが知られており、近年、エアコンなどの家庭用の電気機器類において、この酸素富化器を用いて、簡易的に室内を酸素富化雰囲気にする試みがなされている。   Conventionally, it has been known that oxygen can be separated and selectively extracted from an oxygen-containing gas such as air by an electrochemical reaction using the oxygen enricher. In recent years, household electrical appliances such as air conditioners are used. Therefore, an attempt has been made to easily make the room an oxygen-enriched atmosphere using this oxygen enricher.

上述の酸素富化器は、例えば、特許文献１に示すように、電解質基板の一方の面にアノード電極が形成され、他方の面に上記アノード電極と対になるカソード電極が形成された電気化学セルによって構成されている。
そして、電気化学セルによって、酸素含有ガスから酸素を選択的に分離し、アノード電極面から供給することができる。 In the above oxygen enricher, for example, as shown in Patent Document 1, an anode electrode is formed on one surface of an electrolyte substrate, and a cathode electrode paired with the anode electrode is formed on the other surface. It is composed of cells.
Then, oxygen can be selectively separated from the oxygen-containing gas by the electrochemical cell and supplied from the anode electrode surface.

一方、この酸素富化器は、本出願人が先の出願において発案しているように、上記電気化学セルの上記アノード電極の形成面を、表面に酸素流路が形成された板状のセパレータ表面に対向配置させることにより、酸素流路から酸素を取り出すことが可能となる。   On the other hand, this oxygen enricher is a plate-like separator having an oxygen flow channel formed on the surface of the electrochemical cell on which the anode electrode is formed, as proposed by the present applicant in the previous application. Oxygen can be taken out from the oxygen flow path by disposing it on the surface.

ところで、この電解質基板は、セラミックス等により形成されるとともに、上記セパレータは、表面に酸素流路となる空洞が開口している金属板等によって形成されており、このセラミックス板と金属板等との一体化は、特許文献２に示すように、ガラス接合により行う方法が知られている。   By the way, the electrolyte substrate is formed of ceramics or the like, and the separator is formed of a metal plate or the like in which a cavity serving as an oxygen channel is opened on the surface. As shown in Patent Document 2, a method of performing integration by glass bonding is known.

そして、このガラス接合を酸素富化器に適用した場合、図１１に示すように、セラミックス板９１は、空洞９５の外周部において、金属板９２との間に形成された太枠状のガラス層９６によって金属板９２に貼設されている。   When this glass bonding is applied to an oxygen enricher, as shown in FIG. 11, the ceramic plate 91 is a thick glass layer formed between the metal plate 92 and the outer periphery of the cavity 95. 96 is attached to the metal plate 92.

ところで、このガラス層９６は、セラミックス板９１及び金属板９２の少なくともいずれか一方に、バインダーや溶剤等と混合された原料となるガラス粉がパターン形成された後、乾燥、焼成させることによって形成される。
その際、焼成時に高温に加熱されることにより、バインダーや溶剤等の蒸発とともに、気泡が発生する。そして、焼成後に、温度が低下すると、ガラス層９６における気泡内の気圧が低下し、気泡内とガラス層９６外方との間に気圧差が生じることによって、セラミックス板等に応力が作用し、割れが生じ得るという問題がある。 By the way, the glass layer 96 is formed by patterning glass powder as a raw material mixed with a binder, a solvent, or the like on at least one of the ceramic plate 91 and the metal plate 92, followed by drying and baking. The
At that time, by heating to a high temperature during firing, bubbles are generated along with evaporation of the binder and solvent. And, after firing, when the temperature is lowered, the pressure inside the bubbles in the glass layer 96 is lowered, and a pressure difference acts between the inside of the bubbles and the outside of the glass layer 96, so that stress acts on the ceramic plate and the like, There is a problem that cracks may occur.

特開２００５−８９２３４号公報JP 2005-89234 A 特開２００５−３２２４５１号公報JP 2005-322451 A

本発明は、上記問題に鑑み成されたもので、ガラス層の気泡内とガラス層外方との間に気圧差が生じることによって、セラミックス板等の板状体に割れが生じることを防止できるガラス層による接合体を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can prevent cracks from occurring in a plate-like body such as a ceramic plate due to a difference in pressure between the bubbles in the glass layer and the outside of the glass layer. It is an object to provide a joined body using a glass layer.

すなわち、請求項１に記載の発明に係るガラス層による接合体は、板状体の板面が被貼着体の平らな表面に、両者の間に介装された枠状のガラス層によって貼設されてなるガラス層による接合体において、上記ガラス層は、上記板状体が上記被貼着体に貼設可能な枠幅を有し、かつ少なくとも上記板状体との接触面において、上記貼設に寄与しない中抜きパターンが形成されることにより細線状に形成されていることを特徴としている。   That is, the joined body by the glass layer according to the invention of claim 1 is bonded to the flat surface of the adherend by the frame-like glass layer interposed between the two surfaces of the plate-like body. In the joined body formed by the glass layer, the glass layer has a frame width that allows the plate-like body to be stuck to the adherend, and at least on the contact surface with the plate-like body, It is characterized by being formed in a thin line shape by forming a hollow pattern that does not contribute to sticking.

ここで、ガラス層が少なくとも上記板状体との接触面において、上記貼設に寄与しない中抜きパターンが形成されていることにより細線状に形成されているとは、例えば、ガラス層が２層状に形成され、板状体側のガラス層のみが中抜きパターンを有する場合や両層のガラス層が中抜きパターンを有する場合、またガラス層が単層状に形成され、板状体側の一部が中抜きパターンを有する場合や層厚方向に均等に中抜きパターンを有する場合を意味するものである。   Here, the glass layer is formed in a thin line shape by forming a hollow pattern that does not contribute to the pasting at least on the contact surface with the plate-like body. For example, the glass layer has two layers. When only the glass layer on the plate-like body side has a hollow pattern or when both glass layers have a hollow pattern, the glass layer is formed as a single layer, and a part on the plate-like body side is This means the case of having a hollow pattern or the case of having a hollow pattern evenly in the layer thickness direction.

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガラス層による接合体において、上記中抜きパターンが上記ガラス層による枠の内方及び／又は外方に連通するように形成されていることを特徴としている。   The invention described in claim 2 is the joined body of the glass layer according to claim 1, wherein the hollow pattern is formed so as to communicate with the inside and / or the outside of the frame made of the glass layer. It is characterized by being.

一方、請求項３に記載の発明に係るガラス層による接合体の製造方法は、対向配置される板状体の板面及び被貼着体の平らな表面の少なくともいずれか一方に、請求項１又は２に記載のガラス層を印刷又は転写によってパターン形成し、このパターン形成されたガラス層を乾燥させた後に、このガラス層を介して上記板状体を上記被貼着体に貼設し、次いで、上記板状体及び上記被貼着体に上記板厚方向に向けて荷重を作用させた状態において、上記ガラス層を大気圧下で焼成させることを特徴としている。   On the other hand, the manufacturing method of the joined body by the glass layer which concerns on invention of Claim 3 WHEREIN: At least any one of the plate surface of the plate-shaped object arrange | positioned opposingly, and the flat surface of a to-be-adhered body, Alternatively, after patterning the glass layer according to 2 by printing or transferring, and drying the patterned glass layer, the plate is pasted on the adherend through the glass layer, Next, the glass layer is fired under atmospheric pressure in a state where a load is applied to the plate-like body and the adherend in the thickness direction.

他方、請求項４に記載の発明に係る酸素富化器は、電解質基板の一方の面にアノード電極が形成され、他方の面に上記アノード電極と対になるカソード電極が形成された板状の電気化学セルと、この電気化学セルによって、上記カソード電極面から上記アノード電極面に酸素含有ガスから選択的に分離供給された酸素を取り出す酸素流路が形成された板状のセパレータとが、上記電気化学セルのアノード電極の形成面を上記セパレータの上記酸素流路に向けて対向配置される酸素富化器であって、上記セパレータは、請求項１又は２に記載の被貼着体であり、上記電気化学セルは、請求項１又は２に記載の板状体であり、かつ上記電気化学セルと上記セパレータとは、上記酸素流路の外周部において、請求項１又は２に記載のガラス層によって貼着一体化されていることを特徴としている。   On the other hand, the oxygen enricher according to the invention of claim 4 is a plate-like structure in which an anode electrode is formed on one surface of an electrolyte substrate and a cathode electrode paired with the anode electrode is formed on the other surface. An electrochemical cell and a plate-like separator in which an oxygen flow path for taking out oxygen selectively separated from the oxygen-containing gas from the cathode electrode surface to the anode electrode surface is formed by the electrochemical cell. An oxygen enricher in which an anode electrode forming surface of an electrochemical cell is opposed to the oxygen flow path of the separator, wherein the separator is an adherend according to claim 1 or 2. The electrochemical cell is a plate-like body according to claim 1 or 2, and the electrochemical cell and the separator are formed of the glass according to claim 1 or 2 at an outer peripheral portion of the oxygen flow path. By layer It is characterized in that it is adhered and integrated.

請求項１又は２に記載の発明によれば、板状体の板面を被貼着体の平らな表面に、貼設可能な枠幅を有し、かつ少なくとも板状体との接触面において細線状に形成されているガラス層によって貼設したため、ガラス層の焼成時に気泡が発生しても、この気泡が細線の幅方向外方に形成されている中抜きパターンに向けて開口し、ガラス層の気泡内とガラス層外方とされるガラス層による枠の内方又は外方との間において気圧差が生じることを防止できる。
このため、板状体が割れやすいセラミックス等によって構成されている場合にも、気泡による応力が作用することを防止し、セラミックス等に割れが生じることを防止できる。 According to the invention described in claim 1 or 2, the plate surface of the plate-like body has a frame width that can be attached to the flat surface of the adherend, and at least the contact surface with the plate-like body. Since it was pasted by the glass layer formed in a thin line shape, even if bubbles are generated during firing of the glass layer, the bubbles open toward the hollow pattern formed outward in the width direction of the thin line, and the glass It is possible to prevent a difference in atmospheric pressure from occurring between the inside and outside of the frame formed by the glass layer that is outside the glass layer and the outside of the glass layer.
For this reason, even when the plate-like body is made of a ceramic that is easily broken, it is possible to prevent the stress due to the bubbles from acting and to prevent the ceramic or the like from being cracked.

特に、請求項２に記載の発明によれば、中抜きパターンをガラス層による枠の内方及び／又は外方に連通させるように形成したため、ガラス層の焼成時に気泡が発生しても、この気泡が枠の内方及び／又は外方に連通する中抜きパターンに向けて開口することにより、ガラス層内とガラス層外方とされる枠の内方又は外方との間において気圧差が生じることを防止できる。
このため、板状体に気泡による応力が作用することを確実に防止し、より確実に板状体に割れが生じることを防止できる。 In particular, according to the invention described in claim 2, since the hollow pattern is formed so as to communicate with the inside and / or the outside of the frame by the glass layer, even if bubbles are generated during firing of the glass layer, By opening the air bubbles toward the hollow pattern that communicates with the inside and / or outside of the frame, there is a pressure difference between the inside of the glass layer and the outside of the frame that is outside the glass layer. It can be prevented from occurring.
For this reason, it can prevent reliably that the stress by a bubble acts on a plate-shaped object, and can prevent that a crack arises in a plate-shaped object more reliably.

一方、請求項３に記載の発明によれば、対向配置される板状体及び被貼着体の少なくともいずれか一方に、請求項１又は２に記載のガラス層を印刷又は転写によってパターン形成し、乾燥させた後に、このガラス層を介して板状体を被貼着体に貼設し、次いで、板状体、ガラス層及び被貼着体に板厚方向に荷重を作用させた状態において、大気圧下でガラス層を焼成することにより、接合体を簡易的に製造することができる。   On the other hand, according to the invention described in claim 3, the glass layer according to claim 1 or 2 is formed by patterning by printing or transfer on at least one of the plate-like body and the adherend to be arranged to face each other. Then, after drying, a plate-like body is attached to the adherend through this glass layer, and then in a state where a load is applied to the plate-like body, the glass layer and the adherend in the plate thickness direction. By baking the glass layer under atmospheric pressure, the joined body can be easily produced.

その際、請求項１又は２に記載のガラス層をパターン形成したため、上述のように、ガラス層の焼成時に気泡が発生しても、この気泡が中抜きパターンに向けて開口し、ガラス層内とガラス層外方との間において気圧差が生じることを防止でき、板状体に割れが生じることを防止できる。   At that time, since the glass layer according to claim 1 or 2 was patterned, as described above, even if bubbles are generated during the firing of the glass layer, the bubbles open toward the hollow pattern, And the outside of the glass layer can be prevented from generating a pressure difference, and cracks can be prevented from occurring in the plate-like body.

他方、請求項４に記載の酸素富化器の発明によれば、セパレータを請求項１又は２に記載の被貼着体とし、電気化学セルを請求項１又は２に記載の板状体とし、かつ電気化学セルとセパレータとを上記酸素流路の外周部において請求項１又は２に記載のガラス層によって貼着一体化させたため、上述と同様に、ガラス層の焼成時に気泡が発生しても、この気泡が中抜きパターンに向けて開口し、ガラス層内とガラス層外方との間において気圧差が生じることを防止でき、電気化学セルに割れが生じることを防止できる。
その結果、酸素富化器の寿命年数を長くすることができる。 On the other hand, according to the invention of the oxygen enricher according to claim 4, the separator is the adherend according to claim 1 or 2, and the electrochemical cell is the plate-like body according to claim 1 or 2. In addition, since the electrochemical cell and the separator are bonded and integrated by the glass layer according to claim 1 or 2 at the outer peripheral portion of the oxygen flow path, bubbles are generated when the glass layer is fired as described above. However, it is possible to prevent the air bubbles from opening toward the hollow pattern, causing a difference in pressure between the glass layer and the outside of the glass layer, and preventing the electrochemical cell from cracking.
As a result, the lifetime of the oxygen enricher can be extended.

以下、本発明に係るガラス層による接合体の一実施形態としての酸素富化器を、図１〜図１０を用いて説明する。   Hereinafter, an oxygen enricher as an embodiment of a joined body using a glass layer according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は本実施形態による酸素富化器の構成を示し、図２は同、酸素富化器の外観を示し、図３ないし図８は、酸素富化器において電気化学セルとセパレータとを貼着させるガラス層のパターンを示し、図９は酸素富化器に用いる複数の電気化学セルの構成を示し、図１０は同、電気化学セルの接続形態を示している。   FIG. 1 shows the configuration of the oxygen enricher according to the present embodiment, FIG. 2 shows the appearance of the oxygen enricher, and FIGS. 3 to 8 show the attachment of an electrochemical cell and a separator in the oxygen enricher. FIG. 9 shows a structure of a plurality of electrochemical cells used in the oxygen enricher, and FIG. 10 shows a connection form of the electrochemical cells.

図１に示すように、本実施形態による酸素富化器は、ランタンガレート系材料で成る一基板（板状体）２１上に多数（本実施形態では４個）の電気化学セル２０が併設された上下一対の電気化学セル集合体１、１と、これら電気化学セル集合体１、１を両側に支持する四角形枠状のセパレータ（被貼着体）２とで構成されている。電気化学セル集合体１とセパレータ２の外形は、ほぼ同形、同サイズとされ、このセパレータ２と一対の電気化学セル集合体１、１がシール材（図示せず）にて接合され一体化されて、図２に示すような薄箱形の酸素富化器が構成される。   As shown in FIG. 1, the oxygen enricher according to the present embodiment includes a large number (four in this embodiment) of electrochemical cells 20 on one substrate (plate-shaped body) 21 made of a lanthanum gallate material. And a pair of upper and lower electrochemical cell assemblies 1 and 1 and a quadrangular frame separator (adhered body) 2 that supports the electrochemical cell assemblies 1 and 1 on both sides. The outer shapes of the electrochemical cell assembly 1 and the separator 2 are substantially the same shape and size, and the separator 2 and the pair of electrochemical cell assemblies 1 and 1 are joined and integrated by a sealing material (not shown). Thus, a thin box-shaped oxygen enricher as shown in FIG. 2 is constructed.

セパレータ２は、電気化学セル集合体１の支持体として十分な機械的強度と絶縁性を有するものであれば、如何なる素材を用いても良く、例えば、アルミナ製、ジルコニア製の板状体を用いることができ、好ましくは、熱膨張係数が基板２１と近似する板状体が用いられる。また、このセパレータ２の一枠部に、リブ４を設けた補強板３が橋架されていると共に、枠内（酸素流路）５と枠外を連通する管状のガス排気部６が配設されている。   Any material may be used for the separator 2 as long as it has sufficient mechanical strength and insulation as a support for the electrochemical cell assembly 1. For example, a plate made of alumina or zirconia is used. Preferably, a plate-like body having a thermal expansion coefficient approximate to that of the substrate 21 is used. Further, a reinforcing plate 3 provided with ribs 4 is bridged on one frame portion of the separator 2, and a tubular gas exhaust portion 6 communicating with the inside of the frame (oxygen flow path) 5 and the outside of the frame is disposed. Yes.

そして、基板２１とセパレータ２との接合にあっては、シール材として、熱膨張係数が基板２１（ランタンガレートの熱膨張係数１０．８×１０-6／Ｋ熱膨張係数）と近似するとともに、Ｌａを含有する結晶化ガラス（ガラス層）２５が用いられている。この結晶ガラス２５がＬａを含有すると、基板２１に強固に密着されるためである。   And in joining the board | substrate 21 and the separator 2, as a sealing material, while a thermal expansion coefficient approximates the board | substrate 21 (thermal expansion coefficient 10.8 * 10 <-6> / K thermal expansion coefficient of a lanthanum gallate), A crystallized glass (glass layer) 25 containing La is used. This is because when the crystal glass 25 contains La, it is firmly attached to the substrate 21.

この結晶化ガラス２５は、セパレータ２の枠体上であって、かつ基板２１との対向面（本実施形態では表裏面）にそれぞれ枠内５を取り囲むようにして矩形枠状にパターン形成されている。
この矩形枠状の結晶化ガラス２５のパターンとしては、図１及び図３に示すように、矩形枠を構成する直線状の各閉塞ライン４１が細長状に形成されるとともに、各角部において十字状に交差して形成されており、かつ各閉塞ライン４１に直交する多数の短冊状の副ライン４２がそれぞれ等間隔に形成されている。 The crystallized glass 25 is formed in a rectangular frame pattern on the frame of the separator 2 and on the surface facing the substrate 21 (front and back surfaces in this embodiment) so as to surround the inside 5 of the frame. Yes.
As the pattern of the crystallized glass 25 in the shape of a rectangular frame, as shown in FIGS. 1 and 3, each linear blocking line 41 constituting the rectangular frame is formed in an elongated shape, and a cross is formed at each corner. A large number of strip-shaped sub-lines 42 that intersect with each other and are orthogonal to the respective closed lines 41 are formed at equal intervals.

この副ライン４２は、閉塞ライン４１と同一の線幅を有し、長手方向中央部において閉塞ライン４１と交差するように形成され、基板２１とセパレータ２との接着を担保すべく、閉塞ライン４１の幅を拡張するように形成されている。
これによって、結晶化ガラス２５のパターンは、細長状に形成された閉塞ライン４１と、この閉塞ライン４１に直交する副ライン４２との間に形成された枠内５又は枠外に連通する隙間４３によって中抜きパターンが形成されている。 The sub-line 42 has the same line width as the closing line 41 and is formed so as to intersect the closing line 41 at the longitudinal center, and the closing line 41 is secured to ensure the adhesion between the substrate 21 and the separator 2. It is formed to expand the width of.
As a result, the pattern of the crystallized glass 25 is formed by a gap 43 communicating between the inside 5 of the frame or the outside of the frame formed between the closed line 41 formed in an elongated shape and the sub-line 42 orthogonal to the closed line 41. A hollow pattern is formed.

また、この結晶化ガラス２５のパターンは、上述の第１パターンに替えて、以下に説明する第２パターンから第６パターンを用いることができ、いずれも全体形状が枠内５を取り囲むようにして矩形枠状に形成されている。   Moreover, the pattern of this crystallized glass 25 can use the 6th pattern from the 2nd pattern demonstrated below instead of the above-mentioned 1st pattern, and as for all, the whole shape surrounds the inside 5 in a frame. It is formed in a rectangular frame shape.

第２パターンは、図４に示すように、細線が矩形渦巻き状に形成されてなり、内方端部６１が矩形角部に形成されている。そして、少なくとも２周以上（本実施形態では３周）形成されており、外方端部６２が内方端部６１と同一の矩形角部に形成されている。また、線と線との間に形成された線状の隙間６３が線幅の１／２〜１／３になるように形成されており、この隙間６３によって枠内５及び枠外に連通する中抜きパターンが形成されている。   As shown in FIG. 4, the second pattern has a thin line formed in a rectangular spiral shape, and an inner end 61 is formed in a rectangular corner. In addition, at least two rounds (three rounds in the present embodiment) are formed, and the outer end 62 is formed in the same rectangular corner as the inner end 61. Further, a linear gap 63 formed between the lines is formed to be ½ to ３ of the line width, and the gap 63 communicates with the inside 5 and outside the frame. A blanking pattern is formed.

第３のパターンは、図５に示すように、基板２１とセパレータ２との接着を担保するために幅広の矩形枠体に、周方向に沿って、等間隔に矩形状の凹部６４が内方と外方とに交互に形成されている。そして、細線状の外方直線６５と、この外方直線６５に平行に形成された細線状の内方直線６６と、この内方直線６６の端部と外方直線６５の端部とを交互に接続する細線状の直角ライン６７とによって構成されているとともに、凹部６４によって交互に枠内５又は枠外に連通する中抜きパターンが形成されている。   As shown in FIG. 5, in the third pattern, rectangular recesses 64 are formed inwardly at equal intervals along the circumferential direction on a wide rectangular frame to ensure adhesion between the substrate 21 and the separator 2. And are formed alternately on the outside. Then, a thin outer straight line 65, a thin inner straight line 66 formed parallel to the outer straight line 65, and an end of the inner straight line 66 and an end of the outer straight line 65 are alternately arranged. Are formed by thin line-shaped right-angle lines 67 that are connected to each other, and recessed portions 64 form hollow patterns that alternately communicate with the inside 5 or outside the frame.

第４のパターンは、図６に示すように、枠内５の内周壁に対して傾斜角を有する線幅の小さい第１の短冊状のライン６８と、この第１の短冊状のライン６８に交差する方向（本実施形態では直角に交差する方向）に向けて第１の短冊状のライン６８と同形状に形成されるとともに、枠内５の内周壁に対して第１の短冊状のライン６８と同一傾斜角を有する第２の短冊状のライン６９とがそれぞれ等間隔に形成され、互いに両端部において交差することにより直線状の各辺が蛇腹状に形成されている。これらの短冊状のライン６８、６９によって構成される蛇腹状の各辺は、矩形枠状の角隅部となる両端部において、隣接する各辺の両端部に位置する第１の短冊状のライン６８と第２の短冊状のライン６９とが一続きに形成されることにより、連続して形成されている。そして、各辺は、第１のライン６８と第２のライン６９とが互いに両端部で直角に交差することにより、多数の略三角形状の隙間７１が交互にそれぞれ枠内５又は枠外に連通するように形成され、これらの隙間７１によって中抜きパターンが形成されている。   As shown in FIG. 6, the fourth pattern includes a first strip-shaped line 68 having an inclination angle with respect to the inner peripheral wall of the frame 5 and a small line width, and the first strip-shaped line 68. The first strip-shaped line 68 is formed in the same shape as the first strip-shaped line 68 in the intersecting direction (the direction intersecting at a right angle in the present embodiment), and the first strip-shaped line with respect to the inner peripheral wall of the frame 5. 68 and second strip-like lines 69 having the same inclination angle are formed at equal intervals, and each side of the straight line is formed in a bellows shape by intersecting at both ends. Each of the bellows-shaped sides constituted by these strip-shaped lines 68 and 69 is a first strip-shaped line located at both ends of each adjacent side at both ends which are corners of the rectangular frame shape. 68 and the second strip-shaped line 69 are formed continuously to form a continuous line. In each side, the first line 68 and the second line 69 intersect at right angles at both ends, so that a large number of substantially triangular gaps 71 communicate with the inside 5 or outside the frame alternately. The hollow pattern is formed by these gaps 71.

第５のパターンは、図７に示すように、基板２１とセパレータ２との接着を担保するために、幅広の矩形枠状に形成されており、幅方向の中央部に、周方向に沿って等間隔に正方形状の穴５４が形成されることによって、中抜きパターンが形成されている。この穴５４は、各外周辺の長さが結晶化ガラス２５の幅の２／３〜１／２に形成されるとともに、互いに各外周辺の長さの１／３倍〜１／２倍の間隔を開けて連続して形成されている。
そして、この穴５４より構成される中抜きパターンによって、穴５４よりも内方に形成される矩形枠状の細線からなる内方ライン５１と、穴５４よりも外方に形成される矩形枠状の細線からなる外方ライン５２と、穴５４同士の間に形成され、内方ラインと外方ラインとを接続する細線からなる直角ライン５３とによって形成されている。 As shown in FIG. 7, the fifth pattern is formed in a wide rectangular frame shape in order to ensure adhesion between the substrate 21 and the separator 2, and along the circumferential direction at the center in the width direction. By forming square holes 54 at equal intervals, a hollow pattern is formed. The hole 54 is formed so that the length of each outer periphery is 2/3 to 1/2 of the width of the crystallized glass 25 and is 1/3 to 1/2 times the length of each outer periphery. It is formed continuously at intervals.
And by the hollow pattern comprised from this hole 54, the inner line 51 which consists of a thin line of the rectangular frame shape formed inward from the hole 54, and the rectangular frame shape formed in outward from the hole 54 These are formed by an outer line 52 made of a fine line and a right-angle line 53 made of a fine line formed between the holes 54 and connecting the inner line and the outer line.

第６のパターンは、図８に示すように、枠内５を取り囲むようにして形成された細線状の第１の矩形枠体５５と、この矩形枠体５５の外法よりも内法が大きく、隙間５８を介して第１の矩形枠体５５を取り囲むようにして形成された細線状の第２の矩形枠体５６と、この矩形枠体５６の外法よりも内法が大きく、隙間５９を介して第２の矩形枠体５６を取り囲むようにして形成された細線状の第３の矩形枠体５７とを有している。これにより、第１の矩形枠体５５と第２の矩形枠体５６との間の線状の隙間５８及び第２の矩形枠体５６と第３の矩形枠体５７との間の線状の隙間５９によって、矩形枠状に形成された結晶化ガラス２５の幅方向の中央部に中抜きパターンが形成されている。   As shown in FIG. 8, the sixth pattern has a thin line-shaped first rectangular frame 55 formed so as to surround the inner frame 5, and the inner method is larger than the outer method of the rectangular frame 55. The thin rectangular second rectangular frame 56 formed so as to surround the first rectangular frame 55 through the gap 58, and the inner method is larger than the outer method of the rectangular frame 56, and the gap 59 A thin rectangular third rectangular frame 57 formed so as to surround the second rectangular frame 56 via the. Thereby, the linear gap 58 between the first rectangular frame body 55 and the second rectangular frame body 56 and the linear gap between the second rectangular frame body 56 and the third rectangular frame body 57 are obtained. Due to the gap 59, a hollow pattern is formed in the center in the width direction of the crystallized glass 25 formed in a rectangular frame shape.

他方、電気化学セル集合体１は、図９に示すように、酸素イオン伝導性を有する電解質基板２１の表裏両面に一対の電極２２、２３が複数対向配置されたもので、一対の電極２２、２３毎に上記した電気化学セル２０が構成されようになっている。   On the other hand, as shown in FIG. 9, the electrochemical cell assembly 1 includes a plurality of pairs of electrodes 22 and 23 arranged on both front and back surfaces of an electrolyte substrate 21 having oxygen ion conductivity. The electrochemical cell 20 described above is configured every 23.

これら電極２２、２３は細長矩形状に形成されており、電解質基板２１の外側の反応電極２２ａ（２３ａ）と、その外側の給電電極２２ｂ（２３ｂ）との２層構造と成されており、この一対の電極２２、２３が電解質基板２１上に一定の間隔をおいて、且つ、長辺側が隣接する状態で横一列に配設されている。尚、反応電極とは、電気化学反応の場となる電極（カソード、アノード）で、給電電極とは、外部から電流を供給するための電極である。   These electrodes 22 and 23 are formed in an elongated rectangular shape, and have a two-layer structure of a reaction electrode 22a (23a) outside the electrolyte substrate 21 and a power feeding electrode 22b (23b) outside the electrode. The pair of electrodes 22 and 23 are arranged in a horizontal row on the electrolyte substrate 21 with a constant interval and with the long sides adjacent to each other. The reaction electrode is an electrode (cathode, anode) serving as an electrochemical reaction field, and the power supply electrode is an electrode for supplying a current from the outside.

そして、図示のように、これら電極２２、２３間に直流電圧Ｖを印加することにより、上記電解質基板２１が、その一方の低電位電極面（カソード電極２３側）から他方の高電位電極面（アノード電極２２側）に向けて空気（酸素含有ガス）中から酸素のみを選択的に透過させる酸素透過膜として作用し、これにより、アノード電極２２側の雰囲気を酸素富化状態にすることができる。   Then, as shown in the figure, by applying a DC voltage V between these electrodes 22 and 23, the electrolyte substrate 21 is allowed to move from one low potential electrode surface (cathode electrode 23 side) to the other high potential electrode surface ( It acts as an oxygen permeable membrane that selectively permeates only oxygen from the air (oxygen-containing gas) toward the anode electrode 22 side), and thereby the atmosphere on the anode electrode 22 side can be in an oxygen-enriched state. .

ここで、上記電解質基板２１には、例えば、（ＬａＳｒ）（ＧａＭｇ）Ｃ3、（ＬａＳｒ）（ＧａＭｇＣｏ）Ｏ3、（ＬａＳｒ）（ＧａＭｇＮｉ）Ｏ3、（ＬａＳｒ）（ＧａＭｇＦｅ）Ｏ3等が用いられ、上記反応電極２２ａ（２３ａ）には（ＳｍＳｒ）ＣｏＯ3、（ＬａＢａ）ＣｏＯ3、（ＬａＳｒ）ＣｏＯ3等が用いられ、上記給電電極２２ｂ（２３ｂ）にはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の多孔質体が用いられている。 Here, for example, (LaSr) (GaMg) C 3 , (LaSr) (GaMgCo) O 3 , (LaSr) (GaMgNi) O 3 , (LaSr) (GaMgFe) O 3, or the like is used for the electrolyte substrate 21. The reaction electrode 22a (23a) is made of (SmSr) CoO 3 , (LaBa) CoO 3 , (LaSr) CoO 3 or the like, and the power supply electrode 22b (23b) is made of a porous material such as Ag, Au, or Pt. A mass is used.

ところで、本実施形態では、上記構成の電気化学セル集合体１の電気化学セル２０が全て直列に接続され、かつこの電気化学セル集合体１が間にセパレータ２を介して対向配置された時、それぞれセパレータ２との対向面に向けて配設される内側電極がアノード電極２２として作用するように、各々電極２２、２３の相互間の接続、および末端部電極の直流電源Ｖへの接続が成されている。
そして、セパレータ２とその両側の電気化学セル集合体１、１が接合・一体化されることにより形成される枠内５の空間がアノード電極２２からの供給された酸素が流通する酸素流路と成されていると共に、この酸素流路内の酸素をセパレータ２に設けたガス排気部６より外部に取り出せるようになっている。 By the way, in this embodiment, when the electrochemical cells 20 of the electrochemical cell assembly 1 configured as described above are all connected in series, and the electrochemical cell assembly 1 is disposed to face each other with the separator 2 therebetween, Each of the electrodes 22 and 23 is connected to each other and the terminal electrode is connected to the DC power source V so that the inner electrode disposed toward the surface facing the separator 2 functions as the anode electrode 22. Has been.
The space in the frame 5 formed by joining and integrating the separator 2 and the electrochemical cell assemblies 1 and 1 on both sides thereof is an oxygen flow path through which oxygen supplied from the anode electrode 22 flows. In addition, the oxygen in the oxygen flow path can be taken out from the gas exhaust part 6 provided in the separator 2.

次ぎに、本実施形態による電気化学セルの接続形態を、図１０を参照して説明する。
本実施形態では、セパレータ２を挟んで上下に配設される各電気化学セル２０のセパレータ２側の内側電極とセパレータ２と反対側の外側電極が電気的接続手段である配線１０により、各電極の長手両端部において交互に接続される接続形態が採られている。 Next, the connection form of the electrochemical cell according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the inner electrode on the separator 2 side and the outer electrode on the opposite side of the separator 2 of each electrochemical cell 20 disposed above and below the separator 2 are connected to each electrode by the wiring 10 which is an electrical connection means. The connection form which is alternately connected at both longitudinal ends of the is adopted.

更に詳しく説明すれば、図１０において、各電気化学セル集合体１、１の右端より、側下側の第１電気化学セル２０−１の外側電極と上側の第２電気化学セル２０−２の内側電極とが電極後端部において接続され、この第２電気化学セル２０−２の外側電極と下側の第３電気化学セル２０−３の内側電極とが電極前端部において接続され、この第３電気化学セル２０−３の外側電極と上側の第４電気化学セル２０−４の内側電極とが電極後端部において接続される。
以下、このような接続を順次繰り返すことにより、セパレータ２を挟んで上下に位置する全ての各電気化学セル２０−１〜２０−８が直列に接続される。 More specifically, in FIG. 10, from the right end of each electrochemical cell assembly 1, 1, the outer electrode of the first electrochemical cell 20-1 on the lower side and the second electrochemical cell 20-2 on the upper side. The inner electrode is connected at the rear end of the electrode, and the outer electrode of the second electrochemical cell 20-2 and the inner electrode of the lower third electrochemical cell 20-3 are connected at the electrode front end. The outer electrode of the third electrochemical cell 20-3 and the inner electrode of the upper fourth electrochemical cell 20-4 are connected at the rear end of the electrode.
Hereinafter, by sequentially repeating such connection, all the electrochemical cells 20-1 to 20-8 positioned above and below the separator 2 are connected in series.

尚、セパレータ２と電解質基板２１には、上下方向に対応する配線穴７、８が設けられており、上述した上下電極間の配線１０による接続は、これら配線穴７、８を通して最短距離にて行われる。そして、右端の第１電気化学セル２０−１の内側電極は接続端子１１を介して直流電源Ｖの（＋）端子に接続されると共に、左端の第８電気化学セル２０−８の外側電極は接続端子１２を介して直流電源Ｖの（−）端子に接続される。
各電極相互の接続と直流電源Ｖへの接続が上記のように成されることにより、セパレータ２を挟んで対向する各電極の内側電極をその外側電極より高電位にすることができ、よって、内側電極をアノード電極として作用させることができる。
尚、上記配線１０の材料として、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等を用いることができ、これらの材料によるペーストが配線穴７、８にスルーホール印刷されている。 The separator 2 and the electrolyte substrate 21 are provided with wiring holes 7 and 8 corresponding to the vertical direction, and the connection by the wiring 10 between the upper and lower electrodes described above is made through the wiring holes 7 and 8 at the shortest distance. Done. The inner electrode of the rightmost first electrochemical cell 20-1 is connected to the (+) terminal of the DC power source V via the connection terminal 11, and the outer electrode of the leftmost eighth electrochemical cell 20-8 is It is connected to the (−) terminal of the DC power supply V via the connection terminal 12.
By making the connection between the electrodes and the connection to the DC power source V as described above, the inner electrodes of the electrodes facing each other across the separator 2 can be made higher in potential than the outer electrodes. The inner electrode can act as an anode electrode.
Note that Ag, Au, Pt, or the like can be used as the material of the wiring 10, and a paste made of these materials is printed in the wiring holes 7 and 8 through-holes.

以上、本実施形態では、酸素透過側であるアノード電極２２が向き合うように複数の電気化学セル２０を立体的に対向配置することにより、同数の電気化学セルを同一平面状に配置する従来構成に比べて酸素富化器をコンパクトに構成することができる。
また、セパレータ２の枠内５の空間をそのまま酸素流路として利用することにより、流路形成のための別部材を必要としないため、酸素富化器の構造を極めて簡便にでき、よって、コンパクトでありながら、多量の酸素を効率良く得ることができる。 As described above, in the present embodiment, a conventional configuration in which the same number of electrochemical cells are arranged in the same plane by three-dimensionally opposing the plurality of electrochemical cells 20 so that the anode electrode 22 on the oxygen permeation side faces each other. In comparison, the oxygen enricher can be made compact.
In addition, by using the space in the frame 5 of the separator 2 as an oxygen flow path as it is, there is no need for a separate member for forming the flow path, so that the structure of the oxygen enricher can be made extremely simple and thus compact. However, a large amount of oxygen can be obtained efficiently.

また、全ての電気化学セル２０を直列接続することにより、単位セル当たりの電流量を少なくでき、その分、各電気化学セル２０内の抵抗ロスが小さくなり、性能を向上させることができる。
特に、電極２２、２３を細長矩形状に形成して、その長手両端部において電極間の接続を行うことにより、電流を各電極の一端部から他端部に亘って電極全体に流すことができ、これにより、電極の電流密度を均一化することが可能となり、性能を向上させることができる。 Further, by connecting all the electrochemical cells 20 in series, the amount of current per unit cell can be reduced, and accordingly, the resistance loss in each electrochemical cell 20 is reduced, and the performance can be improved.
In particular, by forming the electrodes 22 and 23 in the shape of an elongated rectangle and connecting the electrodes at both longitudinal ends thereof, current can flow from one end of each electrode to the other end of the entire electrode. As a result, the current density of the electrode can be made uniform, and the performance can be improved.

また、セパレータ２と電気化学セル集合体１とは、結晶化ガラス２５にて接合されているため、枠内５の空間によって構成される酸素流路内のガスシール性が良好であり、かつ、電気化学セル集合体１（即ち、電解質基板２１）が、このセパレータ２にて確実に支持されるため、酸素富化器の機械的強度が向上し、熱応力による電気化学セル２０の破損も防止できる。   Moreover, since the separator 2 and the electrochemical cell assembly 1 are joined by the crystallized glass 25, the gas sealing property in the oxygen flow path constituted by the space in the frame 5 is good, and Since the electrochemical cell assembly 1 (that is, the electrolyte substrate 21) is reliably supported by the separator 2, the mechanical strength of the oxygen enricher is improved and the electrochemical cell 20 is prevented from being damaged by thermal stress. it can.

これに加えて、結晶化ガラス２５を第１ないし第６のいずれかのパターンに形成した場合には、いずれも結晶化ガラス２５が細線状に形成されているため、結晶化ガラス２５の焼成時に気泡が発生しても、この気泡が細線の幅方向外方の中抜きパターンに向けて開口し、結晶化ガラス２５の気泡内と結晶化ガラス２５外方との間において気圧差が生じることを防止できる。
特に、結晶化ガラス２５を第１ないし第４のいずれかのパターンに形成した場合には、この気泡が枠内５又は枠外に連通する中抜きパターンに向けて開口することにより、結晶化ガラス２５内と結晶化ガラス２５外の枠内５又は枠外との間において気圧差が生じることを防止でき、基板２１に気泡による応力が作用することを確実に防止し、より確実に基板２１に割れが生じることを防止できる。 In addition, when the crystallized glass 25 is formed in any one of the first to sixth patterns, the crystallized glass 25 is formed in a thin line shape. Even if bubbles are generated, the bubbles open toward the hollow pattern outward in the width direction of the thin line, and a pressure difference is generated between the bubbles in the crystallized glass 25 and the outside of the crystallized glass 25. Can be prevented.
In particular, when the crystallized glass 25 is formed in any one of the first to fourth patterns, the bubbles open toward the hollow pattern communicating with the inside 5 or the outside of the frame, whereby the crystallized glass 25 is formed. It is possible to prevent a difference in pressure between the inside and the outside 5 of the frame outside the crystallized glass 25 or the outside of the frame. It can be prevented from occurring.

具体的には、第１のパターンの結晶化ガラス２５を形成した場合には、結晶化ガラス２５の焼成時に気泡が発生しても、この気泡が枠内５又は枠外に連通する隙間４３に向けて開口することにより、結晶化ガラス２５内と結晶化ガラス２５外の枠内５又は枠外との間において気圧差が生じることを防止できる。   Specifically, when the crystallized glass 25 having the first pattern is formed, even if bubbles are generated when the crystallized glass 25 is fired, the bubbles are directed toward the gap 43 that communicates with the inside 5 or outside the frame. By opening the opening, it is possible to prevent a pressure difference from occurring between the crystallized glass 25 and the inside 5 or outside the frame outside the crystallized glass 25.

また、第２のパターンの結晶化ガラス２５を形成した場合には、矩形渦巻き状に形成された結晶化ガラス２５が枠内５又は枠外に連通する隙間６３によって、結晶化ガラス２５の焼成時に気泡が発生しても、結晶化ガラス２５内と枠内５又は枠外との間において気圧差が生じることを防止できる。   In addition, when the crystallized glass 25 having the second pattern is formed, the crystallized glass 25 formed in a rectangular spiral shape has air bubbles during firing of the crystallized glass 25 due to the gap 63 communicating with the inside 5 or outside the frame. Even if this occurs, it is possible to prevent a pressure difference from occurring between the crystallized glass 25 and the inside 5 or outside the frame.

同様に、結晶化ガラス２５の焼成時に気泡が発生しても、第３パターンの結晶化ガラス２５を形成した場合には、気泡が枠内５又は枠外に連通する隙間６４に向けて開口することにより、第４パターンの結晶化ガラス２５を形成した場合には、気泡が枠内５又は枠外に連通する隙間７１に向けて開口することにより、結晶化ガラス２５内と結晶化ガラス２５外の枠内５又は枠外との間において気圧差が生じることを防止できる。   Similarly, even if bubbles are generated when the crystallized glass 25 is fired, when the crystallized glass 25 having the third pattern is formed, the bubbles open toward the gap 5 communicating with the inside 5 or outside the frame. Thus, when the crystallized glass 25 having the fourth pattern is formed, the bubbles open toward the gap 71 communicating with the inside 5 or outside the frame, whereby the frames inside the crystallized glass 25 and the outside of the crystallized glass 25 are formed. It is possible to prevent a pressure difference from occurring between the inner 5 and the outside of the frame.

第５パターンの結晶化ガラス２５を形成した場合には、結晶化ガラス２５の焼成時に気泡が発生しても、この気泡が穴５４又は結晶化ガラス２５の外方に向けて開口し、気圧差が穴５４と結晶化ガラス２５外の枠内５又は枠外との間においてのみ発生する。このため、穴５４の外周辺の長さや間隔を調整することにより、気圧差を所定の範囲内に収めることができ、基板２１に割れが生じることを防止できる。   When the crystallized glass 25 of the fifth pattern is formed, even if bubbles are generated when the crystallized glass 25 is fired, the bubbles open toward the outside of the hole 54 or the crystallized glass 25, and the pressure difference Occurs only between the hole 54 and the inside 5 or outside the frame outside the crystallized glass 25. For this reason, by adjusting the length and interval of the outer periphery of the hole 54, the atmospheric pressure difference can be kept within a predetermined range, and the substrate 21 can be prevented from being cracked.

また、第６パターンの結晶化ガラス２５を形成した場合には、第１の矩形枠体５５、第２の矩形枠体５６及び第３の矩形枠体５７を構成する結晶化ガラス２５の焼成時に気泡が発生しても、この気泡が隙間５８、５９又は結晶化ガラス２５の外方に向けて開口し、気圧差が隙間５８、５９と結晶化ガラス２５外の枠内５又は枠外との間においてのみ発生する。このため、隙間５８、５９の幅等を調整することにより、気圧差を所定の範囲内に収めることができ、基板２１に割れが生じることを防止できる。   In addition, when the crystallized glass 25 having the sixth pattern is formed, the crystallized glass 25 constituting the first rectangular frame body 55, the second rectangular frame body 56, and the third rectangular frame body 57 is fired. Even if air bubbles are generated, the air bubbles open toward the gaps 58 and 59 or the outside of the crystallized glass 25, and the pressure difference is between the gaps 58 and 59 and the inside 5 or outside the frame outside the crystallized glass 25. Only occurs in For this reason, by adjusting the widths of the gaps 58 and 59, the pressure difference can be kept within a predetermined range, and the substrate 21 can be prevented from cracking.

次いで、上述の酸素富化器の製造方法について、２つの実施形態を説明する。
これらの第１の本実施形態及び第２の実施形態においては、上述の結晶化ガラス２５が塗布される前の基板２１及びセパレータ２を、以下、単に基板２１及びセパレータ２として説明することにより、基板２１及びセパレータ２の構成についての説明を省略する。 Then, two embodiment is described about the manufacturing method of the above-mentioned oxygen enricher.
In the first embodiment and the second embodiment, the substrate 21 and the separator 2 before the above-described crystallized glass 25 is applied will be simply described as the substrate 21 and the separator 2 below. The description about the structure of the board | substrate 21 and the separator 2 is abbreviate | omitted.

まず、第１の実施形態について、説明する。
最初に、結晶化ガラス２５として、Ａｌ2Ｏ3を含有するＳｉ−Ｃａ−Ｂａ−Ａｌ−Ｏ系のガラス粉を溶剤に混合させたペースト状のものを準備するとともに、図１１に示した第４のパターンに対応する第４のパターンマスクを用意する。 First, the first embodiment will be described.
First, as the crystallized glass 25, a paste-like glass prepared by mixing Si—Ca—Ba—Al—O-based glass powder containing Al 2 O 3 with a solvent was prepared, and the first glass shown in FIG. A fourth pattern mask corresponding to the pattern 4 is prepared.

次いで、上記ペースト状のガラス原料を、冷却させ、１０．６×１０−６／℃にした状態において、第４のパターンマスクを用いて２枚の１０．３×１０−６／℃の基板２１のアノード電極２２の形成面であって、枠内５の外周部に対応する位置にスクリーン印刷した後、乾燥させる。 Next, in the state where the paste-like glass raw material is cooled to 10.6 × 10 −6 / ° C., two 10.3 × 10 −6 / ° C. substrates 21 are used using the fourth pattern mask. The surface of the anode electrode 22 is screen-printed at a position corresponding to the outer periphery of the frame 5 and then dried.

他方、上記ガラス原料を、同様に冷却させた状態において、第４のパターンマスクを用いて１０．３×１０−６／℃のセパレータ２の表裏面に、枠内５を取り囲むようにしてスクリーン印刷した後、乾燥させる。 On the other hand, when the glass raw material is cooled in the same manner, screen printing is performed on the front and back surfaces of the separator 2 at 10.3 × 10 −6 / ° C. using the fourth pattern mask so as to surround the frame 5. And dried.

次いで、第４のパターンの結晶化ガラス２５が形成されているセパレータ２の表裏面に、それぞれ第４のパターンの結晶化ガラス２５が形成されている基板２１のアノード電極２２の形成面を対向配置させ、互いに結晶化ガラス２５が積層されるように面方向に位置合わせをした状態において、積層させる。
次いで、積層方向に６００ｇの荷重を作用させた状態において、結晶化ガラス２５を焼成させる。 Subsequently, the formation surface of the anode electrode 22 of the substrate 21 on which the crystallized glass 25 of the fourth pattern is formed is opposed to the front and back surfaces of the separator 2 on which the crystallized glass 25 of the fourth pattern is formed. In a state where the crystallized glass 25 is aligned with each other in the plane direction, they are laminated.
Next, the crystallized glass 25 is fired in a state where a load of 600 g is applied in the stacking direction.

その際、結晶化ガラス２５の焼成時に気泡が発生しても、この気泡が中抜きパターンに向けて開口し、結晶化ガラス２５の気泡内と結晶化ガラス２５外方との間において気圧差が生じることが防止され、確実に基板２１に対し応力が作用することが防止される。
これにより、セパレータ２の表裏面に第４のパターンの結晶化ガラス２５によって基板２１が貼着一体化された酸素富化器が得られる。 At this time, even if bubbles are generated when the crystallized glass 25 is fired, the bubbles open toward the hollow pattern, and there is a pressure difference between the bubbles in the crystallized glass 25 and the outside of the crystallized glass 25. Occurrence is prevented, and stress is reliably prevented from acting on the substrate 21.
Thereby, the oxygen enricher by which the board | substrate 21 was stuck and integrated by the crystallized glass 25 of the 4th pattern on the front and back of the separator 2 is obtained.

次に、第２の実施形態について説明する。
まず、第１の実施形態と同様に、上記ガラス原料を、第４のパターンマスクを用いて、基板２１にスクリーン印刷する。これとともに、第４のパターンマスクに替えて、矩形枠状のベタパターンのマスクを用いて、第１の実施形態と同様に、セパレータ２の表裏面に矩形枠状のベタパターンの結晶化ガラス２５をスクリーン印刷する。 Next, a second embodiment will be described.
First, as in the first embodiment, the glass material is screen-printed on the substrate 21 using a fourth pattern mask. At the same time, instead of the fourth pattern mask, a rectangular frame-shaped solid pattern mask is used on the front and back surfaces of the separator 2 using a rectangular frame-shaped solid pattern mask 25 as in the first embodiment. Screen print.

次いで、セパレータ２の表裏面に、それぞれ第４のパターンの結晶化ガラス２５が形成されている基板２１のアノード電極２２の形成面を対向配置させ、互いに結晶化ガラス２５が積層されるように面方向に位置合わせをした状態において、積層させ、第１の実施形態と同様に、酸素富化器を製造する。   Next, the anode electrode 22 forming surface of the substrate 21 on which the fourth pattern of crystallized glass 25 is formed is placed opposite to the front and back surfaces of the separator 2 so that the crystallized glass 25 is laminated on each other. In the state aligned in the direction, the layers are stacked and an oxygen enricher is manufactured in the same manner as in the first embodiment.

その際、結晶化ガラス２５の焼成時に気泡が発生しても、少なくとも基板２１との接触面において気泡が中抜きパターンに向けて開口し、結晶化ガラス２５の気泡内と結晶化ガラス２５外方との間において気圧差が生じることが防止され、第１の実施形態と比較すると劣るものの基板２１の割れが防止される。
これにより、セパレータ２の表裏面に、ベタパターンの結晶化ガラス２５と第４のパターンの結晶化ガラス２５とによって基板２１が貼着一体化された酸素富化器が得られる。 At this time, even if bubbles are generated during the firing of the crystallized glass 25, the bubbles open toward the hollow pattern at least on the contact surface with the substrate 21, and the inside of the bubbles in the crystallized glass 25 and the outside of the crystallized glass 25. Is prevented from occurring, and cracking of the substrate 21 is prevented although it is inferior to the first embodiment.
Thereby, the oxygen enricher by which the board | substrate 21 was stuck and integrated by the crystallized glass 25 of the solid pattern and the crystallized glass 25 of the 4th pattern on the front and back of the separator 2 is obtained.

本発明に係る酸素富化器の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the oxygen enricher which concerns on this invention. 同、酸素富化器の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of an oxygen enricher. 基板２１とセパレータ２とを接合する結晶化ガラス２５の第１パターンを示す正面図である。It is a front view which shows the 1st pattern of the crystallized glass 25 which joins the board | substrate 21 and the separator 2. FIG. 同、結晶化ガラス２５の第２パターンを示す正面図である。3 is a front view showing a second pattern of the crystallized glass 25. FIG. 同、結晶化ガラス２５の第３パターンを示す正面図である。3 is a front view showing a third pattern of crystallized glass 25. FIG. 同、結晶化ガラス２５の第４パターンを示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a fourth pattern of crystallized glass 25. FIG. 同、結晶化ガラス２５の第５パターンを示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a fifth pattern of crystallized glass 25. FIG. 同、結晶化ガラス２５の第６パターンを示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a sixth pattern of crystallized glass 25. FIG. 電気化学セルの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of an electrochemical cell. 電気化学セルの接続形態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the connection form of an electrochemical cell. 従来の結晶化ガラスの塗布パターンを示す正面図である。It is a front view which shows the application | coating pattern of the conventional crystallized glass.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電気化学セル集合体
２ セパレータ
５ 枠内
１０ 配線
２１ 電解質基板
２２、２３ 電極
４３、５８、５９、６３ 隙間（中抜きパターン）
６４ 凹部（中抜きパターン）
５４、７１ 穴（中抜きパターン） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrochemical cell assembly 2 Separator 5 In-frame 10 Wiring 21 Electrolyte board | substrate 22, 23 Electrode 43, 58, 59, 63 Crevice (Cavity pattern)
64 Concave part (Cavity pattern)
54, 71 holes (hollow pattern)

Claims (4)

板状体の板面が被貼着体の平らな表面に、両者の間に介装された枠状のガラス層によって貼設されてなるガラス層による接合体において、
上記ガラス層は、上記板状体が上記被貼着体に貼設可能な枠幅を有し、かつ少なくとも上記板状体との接触面において、上記貼設に寄与しない中抜きパターンが形成されることにより細線状に形成されていることを特徴とするガラス層による接合体。 In the joined body by the glass layer in which the plate surface of the plate-like body is attached to the flat surface of the adherend by a frame-like glass layer interposed between them,
The glass layer has a frame width in which the plate-like body can be attached to the adherend, and at least a contact pattern with the plate-like body has a hollow pattern that does not contribute to the attachment. The joined body by the glass layer characterized by being formed in the shape of a thin wire | line. 上記中抜きパターンは、上記ガラス層による枠の内方及び／又は外方に連通するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス層による接合体。   2. The joined body of glass layers according to claim 1, wherein the hollow pattern is formed so as to communicate with the inside and / or the outside of the frame made of the glass layer. 対向配置される板状体の板面及び被貼着体の平らな表面の少なくともいずれか一方に、請求項１又は２に記載のガラス層を印刷又は転写によってパターン形成し、
このパターン形成されたガラス層を乾燥させた後に、このガラス層を介して上記板状体を上記被貼着体に貼設し、次いで、上記板状体及び上記被貼着体に上記板厚方向に向けて荷重を作用させた状態において、上記ガラス層を大気圧下で焼成させることを特徴とするガラス層による接合体の製造方法。 The glass layer according to claim 1 or 2 is patterned by printing or transfer on at least one of the plate surface of the plate-like body disposed oppositely and the flat surface of the adherend,
After drying the patterned glass layer, the plate-like body is attached to the adherend through the glass layer, and then the plate thickness is applied to the plate-like body and the adherend. A method for producing a joined body using a glass layer, comprising firing the glass layer under atmospheric pressure in a state where a load is applied in a direction. 電解質基板の一方の面にアノード電極が形成され、他方の面に上記アノード電極と対になるカソード電極が形成された板状の電気化学セルと、この電気化学セルによって、上記カソード電極面から上記アノード電極面に酸素含有ガスから選択的に分離供給された酸素を取り出す酸素流路が形成された板状のセパレータとが、上記電気化学セルのアノード電極の形成面を上記セパレータの上記酸素流路に向けて対向配置される酸素富化器であって、
上記セパレータは、請求項１又は２に記載の被貼着体であり、
上記電気化学セルは、請求項１又は２に記載の板状体であり、かつ
上記電気化学セルと上記セパレータとは、上記酸素流路の外周部において、請求項１又２に記載のガラス層によって貼着一体化されていることを特徴とする酸素富化器。 A plate-like electrochemical cell in which an anode electrode is formed on one surface of an electrolyte substrate and a cathode electrode paired with the anode electrode is formed on the other surface, and the electrochemical cell allows the above-mentioned cathode electrode surface to A plate-like separator formed with an oxygen flow path for extracting oxygen selectively separated and supplied from the oxygen-containing gas on the anode electrode surface, and the formation surface of the anode electrode of the electrochemical cell as the oxygen flow path of the separator An oxygen enricher disposed oppositely toward the
The separator is an adherend according to claim 1 or 2,
The said electrochemical cell is a plate-shaped body of Claim 1 or 2, and the said electrochemical cell and the said separator are the glass layers of Claim 1 or 2 in the outer peripheral part of the said oxygen flow path. Oxygen enricher characterized by being integrated by sticking.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101900824B1 (en) * 2016-11-11 2018-09-20 재단법인 포항산업과학연구원 Stack for solid oxide fuel cell

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